EP2208098A1 - Faseroptisches verbindersystem - Google Patents

Faseroptisches verbindersystem

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Publication number
EP2208098A1
EP2208098A1 EP08805236A EP08805236A EP2208098A1 EP 2208098 A1 EP2208098 A1 EP 2208098A1 EP 08805236 A EP08805236 A EP 08805236A EP 08805236 A EP08805236 A EP 08805236A EP 2208098 A1 EP2208098 A1 EP 2208098A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
plug
socket
protective sleeve
flaps
housing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP08805236A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Martin Weinrotter
Pascal Woerner
Juergen Raimann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2208098A1 publication Critical patent/EP2208098A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4292—Coupling light guides with opto-electronic elements the light guide being disconnectable from the opto-electronic element, e.g. mutually self aligning arrangements
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/3833—Details of mounting fibres in ferrules; Assembly methods; Manufacture
    • G02B6/3847—Details of mounting fibres in ferrules; Assembly methods; Manufacture with means preventing fibre end damage, e.g. recessed fibre surfaces
    • G02B6/3849—Details of mounting fibres in ferrules; Assembly methods; Manufacture with means preventing fibre end damage, e.g. recessed fibre surfaces using mechanical protective elements, e.g. caps, hoods, sealing membranes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02P—IGNITION, OTHER THAN COMPRESSION IGNITION, FOR INTERNAL-COMBUSTION ENGINES; TESTING OF IGNITION TIMING IN COMPRESSION-IGNITION ENGINES
    • F02P23/00—Other ignition
    • F02P23/04—Other physical ignition means, e.g. using laser rays
    • G—PHYSICS
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    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
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    • G02B6/36—Mechanical coupling means
    • G02B6/38—Mechanical coupling means having fibre to fibre mating means
    • G02B6/3807—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs
    • G02B6/381—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres
    • G02B6/3813—Dismountable connectors, i.e. comprising plugs of the ferrule type, e.g. fibre ends embedded in ferrules, connecting a pair of fibres for transmission of high energy beam
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    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/24—Coupling light guides
    • G02B6/42—Coupling light guides with opto-electronic elements
    • G02B6/4296—Coupling light guides with opto-electronic elements coupling with sources of high radiant energy, e.g. high power lasers, high temperature light sources

Definitions

  • a pumping light source and an ignition laser are arranged separately from one another because the ignition laser must be arranged in the immediate vicinity of the combustion chambers of the internal combustion engine and the vibrations and operating temperatures of the internal combustion engine have a negative effect on the service life of the internal combustion engine
  • an optical waveguide is present between the pumping light source and the ignition laser. This optical waveguide transports the pump light generated by the pump light source to the ignition laser. There, the actual ignition pulse is generated in a solid-state laser, which is guided by a focus sieroptik and a combustion chamber window into the combustion chamber. There arises the desired ignition plasma, which triggers the combustion of the fuel / air mixture located in the combustion chamber.
  • the pumping light source and the optical waveguide have long lifetimes of about 30,000 hours of operation, while the ignition laser has significantly shorter lifetimes or must be maintained in microwave shorter time intervals. Therefore, it is necessary to be able to easily separate the optical fiber and the ignition laser from each other.
  • Connector systems are known in which a plug has means for closing the plug, which can be opened if necessary. These connector systems work with guide grooves and a gate control of the means for closing the plug. As a result, they are relatively expensive to manufacture and do not show the robustness required for harsh operation in the engine compartment of a motor vehicle.
  • the invention has for its object to provide a connector system that protects the open surfaces of the optical surfaces of both the plug and the socket against contamination. Moreover, the connector system should be easy to operate and withstand the harsh operating conditions in the engine compartment of an internal combustion engine over the entire life of the vehicle.
  • a plug for a fiber optic connection to a housing and with a disposed within the housing light guide the plug having means for closing the housing and said means automatically release the housing when the plug into one with the plug plugged compatible socket is achieved in that a protective sleeve is provided on the housing, that the protective sleeve on all sides surrounds an optically active surface of the plug, in particular an end of a light guide and that the means for closing the housing as at least one on an end face of the protective sleeve rotatably mounted flap are formed.
  • a socket for a fiber optic connection characterized in that the sleeve also a protective sleeve is provided, that the protective sleeve surrounds the socket on all sides and that the socket has at least one rotatably mounted on a front side of the protective sleeve flap for closing the socket.
  • both the plug and the socket compatible with the plug each have a protective sleeve, it is possible to protect the optically active surfaces of the plug and socket against soiling as soon as the connection is opened.
  • the inventive means for closing the housing of the plug or the socket are designed as rotatably mounted flaps, a complex control of the means for closing by means of grooves and scenes omitted. Furthermore, thereby the protective sleeves are formed concentrically to the plug and the socket and it is consequently possible in the connector system according to the invention that the protective sleeves of the plug and socket telescopically be due to each other and each other open the flaps of each other protective sleeve. As a result, not only is an automatic closing of the plug and socket possible as soon as the connection is disconnected, but also the optically active surfaces of plug and socket are automatically released again as soon as the connection is restored by inserting the plug into the socket ,
  • the inventive rotatable mounting of the at least one flap on the protective sleeves can be done by means of a hinge, in particular with a film hinge. If the protective sleeve has two flaps, it is provided in a particularly preferred embodiment of the invention that the axes of rotation of the two flaps extend parallel to one another. This disclosed embodiment is particularly suitable if the protective sleeve have a square or rectangular cross-section.
  • a further advantageous embodiment of the invention provides that the flaps on the protective sleeves automatically return to a closed position as soon as the connection is disconnected. This can be achieved in a simple manner in that the hinges are resilient.
  • hinges are designed as film hinges, this can be achieved by a suitable shaping and choice of material of protective sleeve and flaps. Otherwise, may be provided on the hinges a fferenverformatfeder or a coil spring. Alternatively, it would also be possible to provide between each protective sleeve and flaps a helical compression spring.
  • the protective sleeve is axially displaceably guided on the housing of the plug or the socket and is spring-loaded pressed against a frontal stop. This makes it possible to move the protective sleeve axially on the housing of the plug or the socket when making the connection, so that the belonging to the protective sleeve flaps are opened to the outside and then the connection is made.
  • Figure Ia is a schematic representation of an internal combustion engine with a laser-based ignition device
  • Figure Ib is a schematic representation of the ignition device of Figure 1;
  • An internal combustion engine carries the reference numeral 10 in FIG. 1a. It can be used to drive a motor vehicle (not shown) or a generator for generating electricity.
  • the internal combustion engine 10 comprises a plurality of cylinders, of which only one is designated by the reference numeral 12 in FIG.
  • a combustion chamber 14 of the cylinder 12 is limited by a piston 16.
  • fuel passes directly into the combustion chamber 14 through an injector 18, which is connected to a fuel pressure accumulator 20, also referred to as a rail.
  • the mixture formation can also take place in a suction pipe, not shown.
  • injected fuel 22 or sucked fuel-air mixture is ignited by means of a laser pulse 24 which is emitted from an ignition laser 26 comprehensive ignition device 27 into the combustion chamber 14.
  • the ignition laser 26 is fed via a light guide device 28 with a pumping light, which is provided by a pump Mc htario 30.
  • the pumping light source 30 is controlled by a control unit 32, which also controls the injector 18.
  • the pumping light source 30 feeds several
  • the pumping light source 30 has a plurality of individual laser light sources 34, which are connected to a pulse power supply 36.
  • a "stationary" distribution of pump light to the different ignition lasers 26 is realized, so that no optical distributors or the like between the pump light source 30 and the ignition lasers 26 are required.
  • the ignition laser 26 has, for example, a laser-active solid 44 with a passive Q-switching circuit 46, which forms an optical resonator together with a coupling mirror 42 and a Auskoppelapt 48.
  • the ignition laser 26 Upon exposure to pumping light generated by the pumping light source 30, the ignition laser 26 generates a laser pulse 24 in a manner known per se, which is focused by focusing optics 52 onto an ignition point ZP located in the combustion chamber 14 (FIG.
  • the in the housing 38 The components of the ignition laser 26 are separated from the combustion chamber 14 by a combustion chamber window 58.
  • a plug 60 is shown cut without the protective sleeve according to the invention. Inside the plug 60, a light guide device 28 is present. In the exemplary embodiment illustrated in FIG. 2a, its front-side end 64 represents the optically active surface of the plug 60.
  • the plug 60 comprises a housing 64 and a seal 66.
  • An internal thread 68 is formed on the housing 64.
  • a shoulder 70 is present on an outer periphery of the housing 64. There, the housing 64 is rotationally symmetrical.
  • FIG. 2b a compatible with the plug 60 socket 72 is also shown cut.
  • the bushing 72 is part of a laser device 26 which, as already explained in connection with FIG. 1b, has inter alia a coupling-in mirror 42 and a solid-state laser 44.
  • the coupling mirror 42 is the optically active surface of the socket 72.
  • the socket 72 could also be arranged at the end of an optical waveguide 28 (not shown in Figure 2b).
  • the bushing 72 has an external thread 74, which with the internal thread 68 of the
  • Steckers 60 is compatible.
  • the optical waveguide 28 or its end face 62 is connected to the coupling mirror 42 of the laser device 26 by the plug 60 is inserted into the socket 72 and the housing 64 of the plug 60 is screwed to the external thread 74 of the socket.
  • the optically active surfaces 62 and 42 of plug 60 and socket 72 are exposed to contamination by dust, oil or other substances as far as possible unprotected when the connection is made.
  • a protective sleeve 76.1 on the plug 60.
  • This protective sleeve 76.1 is shown in FIG.
  • the protective sleeve 76.1 is supported in the axial direction on the shoulder 70 of the housing 64 and is rotatable relative to the housing 64.
  • the plug 60 or its optically active surface 62 is on all sides of the Protective sleeve 76.1 surrounded.
  • On the protective sleeve 76.1 two flaps 78.1 are formed.
  • the protective sleeve 76.1 with the integrally formed flaps 78.1 is designed as a plastic molded part which is used only once.
  • the flaps 78.1 are rotatably mounted with film hinges 80 on the protective sleeve 76.1. Between the flaps 78.1, a first predetermined breaking point 82 is provided. Instead of the first predetermined breaking point 82, a seal may also be present between the flaps 78.1 (not shown).
  • the flaps 78.1 are closed, so that the optically active surface 62 of the light guide device 28 is completely protected by the protective sleeve 76.1 and the closed flaps 78.1 against dirt and moisture.
  • FIG. 4 shows a corresponding protection of the bush 72 by means of a protective sleeve 76.2 with flaps 78.2 and a first predetermined breaking point 82.
  • the structure of the protective sleeves 76.1, 76.2 of connector 60 and socket 72 is the same in principle. However, the diameters of the protective sleeves 76.1, 76.2 are different from each other, so that the protective sleeves 76.1, 76.2 of the plug 60 and sleeve 72 are telescopically slidable when the plug 60 is to be inserted into the socket 72.
  • the first predetermined breaking point 82 between the flaps 78.2 of the bushing 72 is broken with the aid of the protective sleeve 76.1 of the plug 60 and the flaps 78.2 are opened inwards.
  • the flaps 78.1 of the protective sleeve 76.1 are still closed. This is achieved in that the flaps 78.1 of the protective sleeve 76.1 of the plug 60 are not flush with the end face of the protective sleeve 76.1 of the plug 60.
  • the diameter of the protective sleeve 76.2 is dimensioned such that with the flaps 78.2 open, the protective sleeve 76.1 can still be retracted into the protective sleeve 76.2.
  • the associated predetermined breaking point 82.1 breaks and the flaps 78.1 open inwards, that is to say in the direction of the housing 64. This stage is shown in FIG. 5b.
  • FIGS. 6 and 7 show a further embodiment of a plug 60 according to the invention and a socket 72 according to the invention.
  • the flaps 78.1 and 78.2 are rotatably mounted with a hinge 83 on the protective sleeves 76.1 and 76.2.
  • a helical compression spring 84 is provided between the flaps 78.1 and 78.2 on the one hand and the protective sleeves 76.1 and 76.2 on the other hand in each case.
  • the helical compression springs 84 ensure that the flaps 78.1, 78.2 automatically return to the closed positions shown in Figures 6 and 7, as soon as the connection is opened.
  • screw torsion springs 86 see FIG. 7
  • spiral springs not shown
  • the protective sleeve 76.1 is accommodated axially displaceably on the housing 64. Between the shoulder 70 and the protective sleeve 76.1, a helical compression spring 88 is arranged. It is the
  • Spring stiffness of the helical compression spring 88 is dimensioned so that first the protective sleeve 76.1 is moved axially in the direction of paragraph 70 to the rear and then open the flaps 78.1 to the outside when the plug 60 is screwed into the socket 72.
  • a similar effect as with the help of the helical compression springs 88 can be achieved if a second predetermined breaking point 92 is provided in the region of the shoulder 70 on the protective sleeve 76.1 (see FIG. 8).
  • a respective seal 90 is provided between the flaps 78.1 and 78.2. This is particularly advantageous when the protective sleeves should be used several times.
  • FIGS. 9a to 9d The merging of plug 60 and corresponding socket 72 is shown in FIGS. 9a to 9d. A difference from the sequence according to FIGS. 5a-c is that the flaps 76.1 of the plug 60 open outwards after the second one
  • Predetermined breaking point 72 is broken and as a result, the protective sleeve 76.1 can be pushed away axially to the rear. Subsequently, the housing 64 of the plug 60 opens the flaps 78.2 of the socket 72 inwards.
  • FIG. 10 shows a front view of a protective sleeve 76 according to the invention with a square cross-section and two flaps 78.
  • FIG. 11 shows an alternative embodiment from which the protective sleeve 76 has a circular cross-section.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Mechanical Coupling Of Light Guides (AREA)

Abstract

Es wird ein faseroptisches Verbindersystem, umfassend einen Stecker (60) und eine Buchse (72) vorgeschlagen, bei dem die optisch aktiven Oberflächen von Stecker (60) und Buchse (72) selbsttätig vor Verschmutzungen geschützt werden, sobald die Verbindung geöffnet wird.

Description

Beschreibung
Titel
Faseroptisches Verbindersystem
Stand der Te chnik
BeiLaserzündungssystemen sind eine Pumplichtquelle und ein Zündlaser örtlich voneinander getrennt angeordnet weil der Zündlaser in unmittelbarer Nähe der Brennräume der Brennkraftmaschine angeordnet werden muss und sich die Vibrationen und Betriebstemperaturen der Brennkraftmaschine negativ auf die Lebensdauer der
Pumplichtquelle auswirken. Um die Distanz zwischen Pumplichtquelle und Zündlaser zu überbrücken, ist zwischen Pumplichtquelle und Zündlaser ein Lichtwellenleiter vorhanden. Dieser Lichtwellenleiter transportiert das von der Pumplichtquelle erzeugte Pump licht zum Zündlaser. Dort wird in einem Festkörperlaser der eigentliche Zündimpuls erzeugt, welcher durch eine Fokus sieroptik und ein Brennraumfenster in den Brennraum geleitet wird. Dort entsteht das gewünschte Zündplasma, welches die Verbrennung des im Brennraum befindlichen Kraftstoff/Luft-Gemisches auslöst.
Die Pumplichtquelle und der Lichtwellenleiter haben große Lebensdauern von etwa 30.000 Betrieb s stunden, während der Zündlaser deutlich kürzere Lebensdauern hat beziehungsweise in de utlich kürzeren Zeitintervallen gewartet werden muss. Deshalb ist es erforderlich, den Lichtwellenleiter und den Zündlaser einfach voneinander trennen zu können.
Aus der WO 02/071122 Al und der EP 0 570 652 A2 sind faseroptische
Steckverbindersysteme bekannt, bei denen ein Stecker Mittel zum Verschließen des Steckers aufweist, die bei Bedarf geöffnet werden können. Diese Steckverbindersysteme arbeiten mit Führungsnuten und einer Kulissensteuerung der Mittel zum Schließen des Steckers. Dadurch sind sie vergleichsweise aufwändig in der Herstellung und weisen nicht die für den rauen Betrieb im Motorraum eines Kraftfahrzeugs erforderliche Robustheit auf.
Außerdem ist bei diesem Steckverbindersystem lediglich eine Lösung für den Schutz der optisch aktiven Oberflächen innerhalb des Steckers beziehungsweise des im Stecker endenden Lichtwellenleiters beschrieben. Ein Schutz der optisch aktiven Oberflächen einer mit dem Stecker kompatiblen Buchse wird in dem genannten Stand der Technik nicht beschrieben.
Im Motorraum eines Kraftfahrzeugs sind Staub und Schmutz vorhanden. Da sowohl der Lichtwellenleiter als auch der Zündlaser empfindlich auf Verschmutzungen ihrer optisch aktiven Flächen reagieren, besteht eine Notwendigkeit, ein faseroptisches Verbindersystem bereitzustellen, das in getrenntem Zustand verhindert, dass die optisch aktiven Flächen von Stecker und Buchse verschmutzt werden.
O ffe nb arung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verbindersystem bereitzustellen, das bei geöffneter Verbindung die optischen Flächen sowohl des Steckers als auch der Buchse gegen Verschmutzungen schützt. Überdies soll das Verbindersystem einfach bedienbar sein und den rauen Betriebsbedingungen im Motorraum einer Brennkraftmaschine über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs standhalten.
Diese Aufgabe wird erfindungs gemäß durch einen Stecker für eine faseroptische Verbindung mit einem Gehäuse und mit einem innerhalb des Gehäuses angeordneten Lichtleiter, wobei der Stecker Mittel zum Verschließen des Gehäuses aufweist und wobei diese Mittel das Gehäuse selbsttätig freigeben, wenn der Stecker in eine mit dem Stecker kompatible Buchse eingesteckt wird dadurch gelöst, dass an dem Gehäuse eine Schutzhülse vorgesehen ist, dass die Schutzhülse eine optisch aktive Oberfläche des Steckers, insbesondere ein Ende eines Lichtleiters, allseitig umgibt und dass die Mittel zum Verschließen des Gehäuses als mindestens eine an einer Stirnseite der Schutzhülse drehbar gelagerte Klappe ausgebildet sind.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird ebenfalls durch eine Buchse für eine faseroptische Verbindung nach dem nebengeordneten Anspruch 3 dadurch gelöst, dass an der Buchse ebenfalls eine Schutzhülse vorgesehen ist, dass die Schutzhülse die Buchse allseitig umgibt und dass die Buchse mindestens eine an einer Stirnseite der Schutzhülse drehbar gelagerte Klappe zum Verschließen der Buchse aufweist.
Dadurch dass sowohl der Stecker als auch die mit dem Stecker kompatible Buchse jeweils eine Schutzhülse aufweisen, ist es möglich, die optisch aktiven Flächen von Stecker und Buchse gegen Verschmutzungen zu schützen, sobald die Verbindung geöffnet wird.
Dadurch , dass die erfindungsgemäßen Mittel zum Verschließen des Gehäuses des Steckers beziehungsweise der Buchse als drehbar gelagerte Klappen ausgebildet sind, kann eine aufwändige Steuerung der Mittel zum Verschließen mit Hilfe von Nuten und Kulissen entfallen. Des Weiteren können dadurch die Schutzhülsen konzentrisch zum Stecker und zur Buchse ausgebildet werden und es ist infolgedessen bei dem erfindungsgemäßen Verbindersystem möglich, dass sich die Schutzhülsen von Stecker und Buchse teleskopartig ineinander be wegen und jeweils wechselseitig die Klappen der jeweils anderen Schutzhülse öffnen. Dadurch ist nicht nur ein selbsttätiges Verschließen von Stecker und Buchse möglich, sobald die Verbindung getrennt wird, sondern es werden auch die optisch aktiven Oberflächen von Stecker und Buchse selbsttätig wieder freigegeben, sobald die Verbindung wieder hergestellt wird, indem der Stecker in die Buchse eingeführt wird.
Die erfindungsgemäße drehbare Lagerung der mindestens einen Klappe an den Schutzhülsen kann mit Hilfe eines Scharniers, insbesondere mit einem Filmscharnier, erfolgen. Wenn die Schutzhülse zwei Klappen aufweist, dann ist in einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Drehachsen der beiden Klappen parallel zueinander verlaufen. Diese Aus führungs form ist insbesondere dann geeignet, wenn die Schutzhülse einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweisen. Dann nämlich ist es möglich, die Drehachsen der Klappe parallel zu zwei Wänden der Schutzhülse anzuordnen, so dass trotz einer sehr einfachen Kinematik die gesamte Querschnitts fläche der Schutzhülsen durch eine oder zwei Klappen verschlossen werden kann und es auch ohne Weiteres möglich ist, dass sich die Schutzhülsen von Stecker und Buchse teleskopartig ineinander bewegen, wenn die Verbindung hergestellt wird. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Klappen an den Schutzhülsen selbsttätig in eine Schließstellung zurückgehen, sobald die Verbindung getrennt wird. Dies lässt sich auf einfache Weise dadurch erreichen, dass die Scharniere federnd ausgebildet sind.
Dabeikann dies, falls die Scharniere als Filmscharniere ausgebildet sind, durch eine geeignete Formgebung und Materialwahl von Schutzhülse und Klappen erreicht werden. Andernfalls, können an den Scharnieren eine Schraubenverdrehfeder oder eine Spiralfeder vorgesehen sein. Alternativ wäre es auch möglich, zwischen Schutzhülse und Klappen jeweils eine Schraubendruckfeder vorzusehen.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Schutzhülse axial auf dem Gehäuse des Steckers beziehungsweise der Buchse verschiebbar geführt und wird federbelastet gegen einen stirnseitigen Anschlag gepresst. Dadurch ist es möglich, beim Herstellen der Verbindung zunächst die Schutzhülse axial auf dem Gehäuse des Steckers oder der Buchse zu verschieben, so dass die zu der Schutzhülse gehörenden Klappen nach außen geöffnet werden und anschließend die Verbindung hergestellt wird.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen entnehmbar. Alle in der
Zeichnung, deren Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswes entlich sein.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Figur Ia eine schematische Darstellung einer Brennkraftmaschine mit einer laserbasierten Zündeinrichtung;
Figur Ib eine schematische Darstellung der Zündeinrichtung aus Figur 1;
Figuren 2 bis 11 Aus führungs formen erfindungsgemäßer faseroptischer Verb indungs Systeme Aus fiihrungs formen der Erfindung
Eine Brennkraftmaschine trägt in Figur Ia insgesamt das Bezugszeichen 10. Sie kann zum Antrieb eines nicht dargestellten Kraftfahrzeugs oder eines Generators zur Stromerzeugung dienen. Die Brennkraftmaschine 10 umfas st mehrere Zylinder, von denen in Figur 1 nur einer mit dem Bezugszeichen 12 bezeichnet ist. Ein Brennraum 14 des Zylinders 12 wird von einem Kolben 16 begrenzt. Kraftstoff gelangt bei dem dargestellten Aus fiihrungs b eis p iel in den Brennraum 14 direkt durch einen Injektor 18, der an einen auch als Rail bezeichneten Kraftstoff-Druckspeicher 20 angeschlossen ist. Alternativ kann die Gemischbildung auch in einem nicht dargestellten Saugrohr erfolgen.
In den Brennraum 14 eingespritzter Kraftstoff 22 oder angesaugten Kraftstoff-Luft-Gemisch wird mittels eines Laserimpulses 24 entzündet, der von einer einen Zündlaser 26 umfassenden Zündeinrichtung 27 in den Brennraum 14 abgestrahlt wird. Hierzu wird der Zündlaser 26 über eine Lichtleitereinrichtung 28 mit einem Pumplicht gespeist, welches von einer Pump Mc htquelle 30 bereitgestellt wird. Die Pumplichtquelle 30 wird von einem Steuergerät 32 gesteuert, das auch den Injektor 18 ansteuert.
Wie aus Figur Ib hervorgeht, speist die Pumplichtquelle 30 mehrere
Lichtleitereinrichtungen 28 für verschiedene Zündlaser 26, die jeweils einem Zylinder 12 der Brennkraftmaschine 10 zugeordnet sind. Hierzu weist die Pumplichtquelle 30 mehrere einzelne Laserlichtquellen 34 auf, die mit einer Puls Stromversorgung 36 verbunden sind. Durch das Vorhandensein der mehreren einzelnen Laserlichtquellen 34 ist gleichsam eine „ruhende" Verteilung von Pump licht an die verschiedenen Zündlaser 26 realisiert, so dass keine optischen Verteiler oder dergleichen zwischen der Pumplichtquelle 30 und den Zündlasern 26 erforderlich sind.
Der Zündlaser 26 weist beispielsweise einen laseraktiven Festkörper 44 mit einer passiven Güteschaltung 46 auf, die zusammen mit einem Einkoppelspiegel 42 und einem Auskoppelspiegel 48 einen optischen Resonator bildet. Unter Beaufschlagung mit von der Pumplichtquelle 30 erzeugtem Pumplicht erzeugt der Zündlaser 26 in an sich bekannter Weise einen Laserimpuls 24, der durch eine Fokussieroptik 52 auf einen in dem Brennraum 14 (Figur Ia) befindlichen Zündpunkt ZP fokussiert ist. Die in dem Gehäuse 38 des Zündlasers 26 vorhandenen Komponenten sind durch ein Brennraumfenster 58 von dem Brennraum 14 getrennt.
In Figur 2a ist ein Stecker 60 ohne die erfindungsgemäße Schutzhülse geschnitten dargestellt. Im Inneren des Steckers 60 ist eine Lichtleitereinrichtung 28 vorhanden. Deren stirnseitiges Ende 64 stellt bei dem in Figur 2a dargestellten Ausfiihrungsbeispiel die optisch aktive Oberfläche des Steckers 60 dar. Der Stecker 60 umfasst ein Gehäuse 64 und eine Dichtung 66. An dem Gehäuse 64 ist ein Innengewinde 68 ausgebildet. An einem Außenumfang des Gehäuses 64 ist ein Absatz 70 vorhanden. Dort ist das Gehäuse 64 rotationssymmetrisch ausgebildet.
In Figur 2b ist eine mit dem Stecker 60 kompatible Buchse 72 ebenfalls geschnitten dargestellt. Die Buchse 72 ist bei dem in Figur 2b dargestellten Ausführungsbeispiel Teil einer Lasereinrichtung 26, die, wie bereits im Zusammenhang mit der Figur Ib erläutert, unter anderem einen Einkoppelspiegel 42 und einen Festkörperlaser 44 aufweist. Der Einkoppelspiegel 42 ist die optisch aktive Oberfläche der Buchse 72. Selbstverständlich könnte die Buchse 72 auch am Ende eines Lichtwellenleiters 28 (nicht dargestellt in Figur 2b) angeordnet sein.
Die Buchse 72 weist ein Außengewinde 74 auf, welches mit dem Innengewinde 68 des
Steckers 60 kompatibel ist. Der Lichtwellenleiter 28 beziehungsweise dessen Stirnseite 62 wird mit dem Einkoppelspiegel 42 der Lasereinrichtung 26 verbunden, indem der Stecker 60 in die Buchse 72 eingeführt und das Gehäuse 64 des Steckers 60 mit dem Außengewinde 74 der Buchse verschraubt wird.
Wie sich aus den Figuren 2a und 2b ohne Weiteres erkennen lässt, sind die optisch aktiven Oberflächen 62 und 42 von Stecker 60 und Buchse 72 bei geöflheter Verbindung Verschmutzungen durch Staub, Öl oder anderen Stoffen weitestgehend schutzlos ausgesetzt. Um dies zu verhindern, ist erfindungs gemäß vorgesehen, eine Schutzhülse 76.1 an dem Stecker 60 anzuordnen.
Diese Schutzhülse 76.1 ist in Figur 3 dargestellt. Die Schutzhülse 76.1 stützt sich in axialer Richtung an dem Absatz 70 des Gehäuses 64 ab und ist relativ zum Gehäuse 64 drehbar. Der Stecker 60 beziehungsweise dessen optisch aktive Oberfläche 62 wird allseitig von der Schutzhülse 76.1 umgeben. An der Schutzhülse 76.1 sind zwei Klappen 78.1 angeformt. Bei dem in Figur 3 dargestellten Ausfiihrungsbeispiel ist die Schutzhülse 76.1 mit den angeformten Klappen 78.1 als Kunststoffformteil, welches nur einmal verwendet wird, ausgebildet.
Die Klappen 78.1 sind mit Filmscharnieren 80 drehbar an der Schutzhülse 76.1 gelagert. Zwischen den Klappen 78.1 ist eine erste Sollbruchstelle 82 vorgesehen. Anstelle der ersten Sollbruchstelle 82 kann zwischen den Klappen 78.1 auch eine Dichtung vorhanden sein (nicht dargestellt).
In Figur 3 sind die Klappen 78.1 geschlossen, so dass die optisch aktive Oberfläche 62 der Lichtleitereinrichtung 28 durch die Schutzhülse 76.1 und die geschlossenen Klappen 78.1 vollständig gegen Schmutz und Feuchtigkeit geschützt ist.
In Figur 4 ist ein entsprechender Schutz der Buchse 72 mittels einer Schutzhülse 76.2 mit Klappen 78.2 und einer ersten Sollbruchstelle 82 dargestellt. Der Aufbau der Schutzhülsen 76.1, 76.2 von Stecker 60 und Buchse 72 ist prinzipiell gleich. Allerdings sind die Durchmesser der Schutzhülsen 76.1, 76.2 voneinander verschieden, so dass die Schutzhülsen 76.1, 76.2 von Stecker 60 und Buchse 72 teleskopartig ineinander schiebbar sind, wenn der Stecker 60 in die Buchse 72 eingeführt werden soll.
Anhand der Figur 5 wird das Herstellen einer Verbindung zwischen Lichtwellenleiter 28 und der Lasereinrichtung 26 mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verbindungs Systems erläutert.
Aus Gründen der Übersichtlichkeit wurden nicht alle Bezugszeichen eingetragen.
In einem ersten Schritt, der in Figur 5a dargestellt ist, wird mit Hilfe der Schutzhülse 76.1 des Steckers 60 die erste Sollbruchstelle 82 zwischen den Klappen 78.2 der Buchse 72 aufgebrochen und die Klappen 78.2 nach innen geöffnet. In diesem Stadium sind die Klappen 78.1 der Schutzhülse 76.1 noch geschlossen. Dies wird dadurch erreicht, dass die Klappen 78.1 der Schutzhülse 76.1 des Steckers 60 nicht bündig mit der Stirnseite der Schutzhülse 76.1 des Steckers 60 sind. Der Durchmesser der Schutzhülse 76.2 ist so bemessen, dass bei geöffneten Klappen 78.2 die Schutzhülse 76.1 noch in die Schutzhülse 76.2 eingefahren werden kann. Sobald die Klappen 78.1 des Steckers 60 auf die Buchse 72 auftreffen, bricht die zugehörige Sollbruchstelle 82.1 und die Klappen 78.1 öffnen nach innen, das heißt in Richtung des Gehäuses 64. Dieses Stadium ist in Figur 5b dargestellt.
Wenn nun das Gehäuse 64 des Steckers 60 mit der Buchse 72 verschraubt worden ist, wie dies in Figur 5c dargestellt ist, liegt die Stirnseite 62 des Lichtwellenleiters 28 unmittelbar auf dem Einkoppelspiegel 42 der Lasereinrichtung auf, so dass die Übertragung von Pumplicht beziehungsweise die Einkopplung von Pump licht aus dem Lichtwellenleiter 28 in die Lasereinrichtung 26 möglich ist (Figur 5c).
In den Figuren 6 und 7 ist ein weiteres Ausflihrungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Steckers 60 und einer erfindungsgemäßen Buchse 72 dargestellt. Bei diesem Ausflihrungsbeispiel sind die Klappen 78.1 und 78.2 mit einem Scharnier 83 an den Schutzhülsen 76.1 und 76.2 drehbar gelagert sind. Des Weiteren ist zwischen den Klappen 78.1 und 78.2 einerseits sowie den Schutzhülsen 76.1 und 76.2 andererseits jeweils eine Schraubendruckfeder 84 vorgesehen. Die Schraubendruckfedern 84 sorgen dafür, dass die Klappen 78.1, 78.2 selbsttätig wieder in die in den Figuren 6 und 7 dargestellten Schließstellungen gelangen, sobald die Verbindung geöffnet wird. Alternativ zu den dargestellten Schraubendruckfedern 84 können auch Schraubenverdrehfedern 86 (siehe Figur 7) oder Spiralfedern (nicht dargestellt) eingesetzt werden.
Bei dem in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Schutzhülse 76.1 axial verschiebbar an dem Gehäuse 64 aufgenommen. Zwischen dem Absatz 70 und der Schutzhülse 76.1 ist eine Schraubendruckfeder 88 angeordnet. Dabei ist die
Federsteifigkeit der Schraubendruckfeder 88 so bemessen, dass zunächst die Schutzhülse 76.1 in Richtung des Absatzes 70 axial nach hinten verschoben wird und anschließend die Klappen 78.1 nach außen öffnen, wenn der Stecker 60 in die Buchse 72 eingeschraubt wird. Eine ähnliche Wirkung wie mit Hilfe der Schraubendruckfedern 88 kann erreicht werden, wenn im Bereich des Absatzes 70 an der Schutzhülse 76.1 eine zweite Sollbruchstelle 92 vorgesehen ist (Siehe Figur 8).
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist zwischen den Klappen 78.1 und 78.2 jeweils eine Dichtung 90 vorgesehen. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Schutzhülsen mehrfach verwendet werden sollen.
Das Zusammenfligen von Stecker 60 und entsprechender Buchse 72 ist in den Figuren 9a bis 9d dargestellt. Ein Unterschied zu dem Ablauf gemäß Figuren 5a - c besteht darin, dass die Klappen 76.1 des Steckers 60 nach außen öffnen nachdem die zweite
Sollbruchstelle 72 gebrochen ist und in Folge dessen die Schutzhülse 76.1 axialnach hinten weggeschoben werden kann. Anschließend öffnet das Gehäuse 64 des Steckers 60 die Klappen 78.2 der Buchse 72 nach innen.
In Figur 10 ist eine Ansicht von vorne auf eine erfindungsgemäße Schutzhülse 76 mit quadratischem Querschnitt und zwei Klappen 78 dargestellt. In Figur 11 ist ein alternatives Aus iührungsbeispiel dargestellt, bei dem die Schutzhülse 76 einen kreisringfόrmigen Querschnitt hat.

Claims

Ansprüche
1. Stecker für eine faseroptische Verbindung mit einem Gehäuse (63) und mit einem innerhalb des Gehäuses (64) angeordneten Lichtleiter (28), wobei der Stecker (60) Mittel zum Verschließen des Gehäuses (38) aufweist und wobei diese Mittel das Gehäuse (64) selbsttätig frei geben, wenn der Stecker (60) in eine mit dem Stecker (60) kompatible Buchse (72) eingeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (64) eine Schutzhülse (76.1) vorgesehen ist, dass die Schutzhülse (76.1) den Lichtleiter (28) allseitig umgibt, und dass die Mittel zum Verschließen des Gehäuses (38) als mindestens eine an einer Stirnseite (62) der Schutzhülse (76.1) drehbar gelagerte Klappe (78.1) ausgebildet sind.
2. Stecker nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Klappe (78.1) durch eine mit dem Stecker (60) kompatible Buchse (72) geöffnet wird, wenn die Buchse (72) in den Stecker (60) eingeführt wird.
3. Buchse für eine faseroptische Verbindung mit einem innerhalb der Buchse (72) angeordneten optischen Bauelement (42), dadurch gekennzeichnet, dass an der Buchse
(72) eine Schutzhülse (76.2) vorgesehen ist, dass die Schutzhülse (76.2) die Buchse (72) allseitig umgibt, und dass die Buchse (72) mindestens eine an einer Stirnseite (62) der Schutzhülse (76.2) drehbar gelagerte Klappe (78.2) zum Verschließen der Buchse (72) aufweist.
4. Buchse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Klappe
(78.2) der Buchse (72) geöffnet wird, wenn ein mit der Buchse (72) kompatibler Stecker (60) in die Buchse (72) eingeführt wird.
5. Buchse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine
Klappe (78.2) der Buchse (72) durch die Schutzhülse des Steckers (60) geöffiiet wird.
6. Stecker nach Anspruch 1 und 2 oder Buchse (72) nach einem der Ansprüche 3 bis
5, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Klappe (78.1, 78.2) mit einem Scharnier (83), insbesondere mit einem Fiknscharnier (80), drehbar an der Schutzhülse
(76.2) befestigt ist.
7. Stecker oder Buchse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (76.1, 76, 2) zwei Klappen (78.1, 78.2) aufweist, und dass die Drehachsen der Klappen (78.1, 78.2) parallel zueinander verlaufen.
8. Stecker oder Buchse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (76.1, 76.2) einen quadratischen oder rechteckigen Querschnitt aufweist.
9. Stecker oder Buchse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehachsen der Klappen (78,1, 78.2) parallel zu zwei Wänden der Schutzhülse (76.1, 76.2) verlaufen.
10. Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Klappen (78.1) des Steckers (60) selbsttätig in eine Schließstellung zurückgehen, sobald die Buchse (72) aus dem Stecker (60) gezogen wird.
11. Buchse nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die
Klappen (78.2) der Buchse (72) selbsttätig in eine Schließ Stellung zurückgehen, sobald die Buchse (72) aus dem Stecker (60) gezogen wird.
12. Stecker oder Buchse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Scharniere (83), insbesondere die Filmscharniere (80), federnd ausgebildet sind.
13. Stecker oder Buchse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass an den Scharnieren (80, 83) jeweils eine Schraubenverdrehfeder (86) oder eine Spiralfeder () vorgesehen ist.
14. Stecker oder Buchse nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Schutzhülse (76.1, 76.2) und Klappen (78.1, 78.2) jeweils eine Schraubendruckfeder (84) vorgesehen ist.
15. Stecker oder Buchse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Klappe (78.1, 78.2) nach innen öffnend ausgebildet ist.
16. Stecker oder Buchse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülsen (76.1, 76.2) von Stecker (60) und Buchse (72) konzentrisch zueinander angeordnet sind, wenn der Stecker (60) und Buchse (72) zusammengesteckt sind.
17. Stecker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (76.1) axial verschiebbar auf dem Gehäuse (38) des Steckers (60) befestigt ist.
18. Stecker nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzhülse (76.1) federbelastet gegen einen stirnseitigen Anschlag (70) des Gehäuses (64) gepresst wird.
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